Circuits photoniques pour la compression d’impulsions optiques

Missions :
La spectroscopie dans le moyen infrarouge est un moyen quasi universel d'identifier les substances chimiques et biologiques et de réaliser des diagnostics non intrusifs. En effet, dans la gamme de longueur d’onde comprise entre 6 et 15µm, la plupart des molécules ont des résonances de vibration et de rotation à des longueurs d’onde très spécifiques. Cette gamme de longueurs d'onde peut donc être exploitée pour détecter de traces de substances toxiques et dangereuses pour l'environnement. L'un des défis actuels consiste à rendre la spectroscopie dans l'infrarouge moyen accessible partout, en encourageant le développement de solutions compactes et rentables.

Le poste de post-doctorant se place dans le cadre du projet UNISON financé par l’l'Union Européenne, dont l'objectif est de démontrer une plateforme hautement évolutive pour la spectroscopie infrarouge qui soit à la fois rentable et compacte. La technologie radicalement nouvelle est un spectromètre intégré compact et peu coûteux couvrant toute la gamme spectrale de l'infrarouge moyen (de 3 à 12 μm de longueur d'onde) et pouvant être intégré dans l'espace exigu d'un appareil de l'Internet des objets (IoT).

Pour atteindre cet objectif, UNISON s'appuiera sur des lasers à cascade pompés électriquement (QCL et ICL) et sur des circuits photoniques moyen-IR en silicium germanium (SiGe). Au-delà des défis physiques et technologiques posés par chacun des objectifs du projet, l'intégration des QCL ou ICL avec les circuits photoniques SiGe est un défi majeur.
Activités :
L’objectif du travail de post doctorat concernant la génération de pulses optiques à partir de peignes de fréquences QCL. La génération de pulses sera réalisée sur circuit intégré SiGe développés au C2N. Le travail s’appuye sur une première démonstration entre le C2N et l’ETH (https://doi.org/10.1002/lpor.202501485), et l’objectif du post doctorat est de pousser l’approche plus loin en démontrant la génération de pulses ultra courts (inférieurs à la ps) ) et à forte puissance.
Les enjeux à lever sont :
- La gestion du chirp dans les circuits intégrés SiGe sur une grande bande passante optique
- La réduction des pertes optiques (couplage/propagation).

Contexte de travail :
Le Centre de Nanoscience et Nanotechnologie (C2N) est une unité mixte de recherche entre le CNRS, l’Université Paris-Saclay et l’Université Paris Cité situé à Palaiseau, près de Paris. Le laboratoire mènent des projets de recherche de réputation mondiale dans les domaines de la photonique, des matériaux, de la nanoélectronique, des microsystèmes et de la nanofluidique. Le C2N compte sur un personnel de près de 400 personnes et héberge l’une des plus grandes centrale universitaires de nanotechnologie en France, avec une salle blanche de 2900 m2.
Au sein du C2N, le groupe Silicon Photonics (https://minaphot.c2n.universite-paris-saclay.fr/en/) a une vaste expertise sur les dispositifs photoniques passifs
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